C'est en 1951 que la BMW R 51/3 fait son apparition. Bien que cubant toujours 500cm3 son moteur est complètement nouveau.

Le carter frontal accueille la dynamo et l'allumage. Arbre à came entrainé par un engrenage et cache culbuteur en une seule partie constituant les autres innovations de ce modèle par rapport au précédent.

Le chassis lui est identique à la 51/2. D'autres évolutions suivront en 1952 avec des freins avant à double came et en 1954, pour sa dernière année de commercialisation des moyeux freins à la place de l'ancien moyeu ainsi que l'échappement qui perd son extrêmité plate.

En vitesse de pointe la 51/3 était annoncée pour 134 km/h.